Thermodynamische Grundlagen zur Strahlungswirkungsgrad …kosack/forschung/?download=Vortrag_Thermodynamische... · abgestrahlte Spektrum zunehmend in den Dämpfungsbereich zwischen
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Wärme bewegt sich als Wärmestrom immer von „Warm“ zu „Kalt“, bis alles gleich warm ist, d.h. alle Moleküle gleich stark schwingen.
Konvektion
Die Folie veranschaulicht die drei grundsätzlichen Formen der Wärme-Übertragung.
Bei der Wärmeleitung wird die Wärme in einem Feststoff oder einem ruhenden Fluid infolge eines Temperaturunterschiedes von Teilchen zu Teilchen durch intermolekulare Wechselwirkung weitergeleitet.
Konvektion ist eine Form der Wärmeübertragung, die auf dem Transport von Teilchen beruht, die die Wärmeenergie mit sich führen. Im Beispiel werden die direkt über der erhitzten Platte befindlichen Luftmoleküle durch Wärmeleitung erhitzt, die Luftschicht über der Platte dehnt sich aus, wird leichter und steigt dadurch auf. Von den Seiten strömt kalte Luft nach und es entsteht eine natürliche (nicht z.B. durch Lüfter erzwungene) Konvektion.
Wärmestrahlung ist die Wärme-Übertragung per elektro-magnetischer Strahlung, die nicht an ein materielles Medium gebunden ist und deshalb auch im Vakuum funktioniert. Typisches Beispiel ist die von der Sonne auf die Erde übertragene Wärmeenergie.
Im Beispiel mit dem Wassertopf über einem Feuer sind nochmals alle drei Übertragungsarten veranschaulicht. Grundsätzlich treten in der Praxis fast immer alle drei Wärme-Übertragungsarten gemeinsam auf und müssen auch gemeinsam betrachtet werden. Dies gilt insbesondere für die Niedertemperatur-Infrarotstrahler.
Für die Behaglichkeit istdie Aufheizung derRaum-Oberflächenentscheidend !
Die Luftabsorptionmuss daher beimStrahlungswirkungsgradinsbesondereoberhalb ca. 100°Cberücksichtigt werden(roter Bereich).
Die Speichermassewirkt sich zwar erst imZusammenspiel mit derTemperatur-Regelungaus, mindert jedoch dieeffektive Erwärmung derRaum-Oberflächen.Sie wird indirekt über dieAufheizzeit erfasst.
Wie in den früheren Folien bereits angedeutet, ist die efek�v abgegebene
Strahlungsleistung entscheidend, da dadurch die Raumoberfächen erwärmt werden,
was wiederum entscheidend ist für thermische Behaglichkeit ist (S�chwort „Opera�ve
Temperatur“).
Sobald die mitlere Oberfächentemperatur des Strahlers über 100°C steigt, gerät das
abgestrahlte Spektrum zunehmend in den Dämpfungsbereich zwischen 5 und 8 µm
Wellenlänge. Die Lufabsorp�on kann dabei bis über 20% betragen und ist bei den
Messungen ebenfalls zu berücksich�gen.
Die efek�v abgegebene Strahlungsleistung wird auch durch die Speichermasse
beeinfusst, was sich jedoch erst im Zusammenspiel mit der Temperatur-Regelung wie
folgt auswirkt:
Beim Einschalten des Strahlers verbleibt dieser bei hoher Speichermasse lange im
Konvek�ons-Bereich mit nur geringer efek�ver Strahlungsleistung. Entsprechendes
geschieht beim Ausschalten. Über gleiche Zeiträume im Vergleich mit einem Strahler mit
niedriger Speichermasse, wird bei etwa gleicher Endtemperatur der Strahleroberfäche
viel weniger Strahlungsenergie abgegeben.
Dieser Efekt wird durch die Messung von AuSeiz- und Abkühlzeit erfasst.
Dr.-Ing. Peter KosackGraduate School CVTArbeitskreis Ökologisches Bauen
Technische Universität KaiserslauternGottlieb-Daimler-Straße, Gebäude 42-157D-67663 KaiserslauternTelefon:+49-(0)631-205-2842Telefax:+49-(0)631-205-3730E-Mail:[email protected]